摘要:核聚变被誉为清洁能源的"圣杯",其每公斤燃料产生的能量是传统核裂变的四倍,是燃煤的四百万倍,且不产生温室气体或长期放射性废物。据点火研究机构(Ignition Research)预测,若一切顺利,到2050年核聚变市场规模将至少达到1万亿美元。但麻省理工学院核
核聚变被誉为清洁能源的"圣杯",其每公斤燃料产生的能量是传统核裂变的四倍,是燃煤的四百万倍,且不产生温室气体或长期放射性废物。据点火研究机构(Ignition Research)预测,若一切顺利,到2050年核聚变市场规模将至少达到1万亿美元。但麻省理工学院核科学与工程教授丹尼斯·怀特指出关键瓶颈:"目前宇宙中唯一运行的聚变发电厂是恒星。"
自美国1952年通过氢弹试验率先实现大规模聚变应用以来,全球科学家已在可控聚变发电领域探索七十余年。聚变反应需要将氢原子加热至极端温度形成等离子体,目前主流技术路径包括磁约束(托卡马克装置)和激光惯性约束。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(NIF)2022年首次实现净能量增益的聚变点火突破,推动私营投资从2021年的12亿美元激增至当前超80亿美元,美国聚变工业协会(FIA)40家成员企业中25家位于美国。
资金、规模与速度的三重博弈
尽管美国现有核电站数量领先,中国在新项目建设上已占据主导地位。在传统核电领域,中国虽比美国晚起步近四十年,如今新建裂变电站数量远超他国。中国于21世纪初加入国际热核聚变实验堆(ITER)计划,但该项目进展严重滞后,促使各国开启自主竞赛。
在私营领域,美国仍保持优势——全球80亿美元私营聚变投资中60亿流向美国。由MIT孵化的Commonwealth Fusion Systems已融资近20亿美元,投资者包括比尔·盖茨、杰夫·贝佐斯等;华盛顿的Helion获OpenAI首席执行官山姆·阿尔特曼等注资10亿美元,并与微软签订2028年电网供电协议;谷歌支持的TAE Technologies融资12亿美元。TAE首席执行官米切尔·宾德鲍尔强调:"掌握无限能源的国家将主导全球格局,若落入错误之手后果堪忧。"
公共资金层面中国则大幅领先。中国年均投入约15亿美元,而美国联邦政府近年聚变年均预算仅8亿美元。尽管特朗普与拜登政府持续支持核能发展,但当前联邦预算收缩为未来投入蒙上阴影。2024年2月美国参议院报告疾呼需追加100亿美元联邦资金以保持优势。
规模竞赛与技术路径分野
卫星图像显示,中国2024年新建的激光聚变设施反应堆舱室规模达美国NIF项目的两倍。FIA首席执行官安德鲁·霍兰指出该设施可能采用"聚变-裂变混合"技术,这种在美国因安全监管难以落地的方案,在中国得以快速推进。中国现有EAST托卡马克持续刷新等离子体约束纪录,而耗资7亿美元、占地百英亩的聚变园区CRAFT将于今年竣工,其核心装置BEST托卡马克计划2027年建成。
人才与供应链暗战
美国聚变研究正面临人才流失危机。21世纪初预算削减迫使美国研究人员赴华参与设备建设,此举反助中国积累技术优势。日经亚洲报道显示,中国聚变专利数量全球第一,聚变科学与工程博士数量是美国的十倍。TAE的宾德鲍尔坦言:"西方有限的人才储备已成根本性制约。"
供应链争夺同样激烈。聚变装置所需的高功率磁体、特种金属、电容器等关键材料,中国正复制其在光伏、动力电池领域的控制策略。Helion创始人戴维·柯特利警告:"中国先进材料研发投入是美国的十倍,这种态势必须改变。" 上海能量奇点公司依托本土高效供应链,仅用两年即实现托卡马克等离子体生成,创下行业新纪录。
商业化冲刺与产业终局
尽管美国企业设定了2028年(Helion)和2030年代初(Commonwealth)的商业化目标,MIT的怀特教授警示:"首座电站落地美国不足为喜,真正的终点是建立成熟的全球聚变产业体系。" 随着中国在人才储备、供应链布局和超大装置建设上的持续发力,这场清洁能源的终极竞赛正进入白热化阶段。
来源:自在畅说